研究目的
研究In/Ga掺杂对GaSb/InSb晶体热电性能的影响以提升其热电性能。
研究成果
在573 K时,掺镓(1×1021/cm3)的InSb晶体实现了0.56的最高ZT值,这是目前已报道的InSb晶体中最高的。ZT值的提升是由于高密度点缺陷通过声子散射降低了晶格热导率。
研究不足
该研究仅限于In/Ga掺杂对GaSb/InSb晶体热电性能的影响。研究未探讨其他掺杂元素或超出指定范围的不同掺杂浓度的影响。
1:实验设计与方法选择:
分别在GaSb/InSb晶体中掺杂In/Ga元素,研究其热电性能。采用高纯度6N级In、Ga和Sb元素通过熔融凝固法合成晶体,使用感应加热炉在氢气流动气氛下于石英坩埚中生长晶体。
2:样品选择与数据来源:
合成了分别重掺杂(1×102?和1×1021/cm3)In和Ga元素的GaSb与InSb晶体。
3:实验设备与材料清单:
感应加热炉、石英坩埚、高纯度6N级In/Ga/Sb元素、Rigaku RINT X射线衍射仪、JEOL-JXA 8530F场发射电子探针显微分析仪、ESCA 3400电子能谱仪、Ulvac Rico ZEM 3系统、NETZSCH-LFA 447纳米闪光仪。
4:实验流程与操作步骤:
炉温分别升至720℃(生长In掺杂GaSb晶体)和650℃(生长Ga掺杂InSb晶体),生长温度保温时间2小时,所有实验的升温/降温速率固定为10℃/分钟。生长完成后使用SiC和氧化铝磨料切割抛光晶体用于分析。
5:数据分析方法:
采用X射线衍射(XRD)进行结构分析;通过能量色散X射线(EDX)面扫描分析成分分布;使用ESCA 3400电子能谱仪测定元素结合能;利用Ulvac Rico ZEM 3系统测量电阻率和塞贝克系数;采用激光闪光法测定热导率。
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Rigaku RINT X-ray diffractometer
RINT
Rigaku
Structural analysis
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JEOL-JXA 8530F field emission electron probe micro analyser
JXA 8530F
JEOL
Compositional distribution analysis
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ESCA 3400 electron spectrometer
3400
ESCA
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ZEM 3
Ulvac Rico
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LFA 447
NETZSCH
Measurement of thermal conductivity
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